茶树游离氨基酸的QTL定位与遗传解析
发布时间：2021-03-31 13:43
茶树起源于中国,是一种重要的经济作物。游离氨基酸是茶叶的重要内含物质,其含量的高低直接影响着茶叶品质的优劣。茶树游离氨基酸含量是复杂的数量性状,遗传机制尚不明确,对其开展数量性状位点（Quantitative trait loci,QTL）定位,解析遗传特性和调控机理,明确控制游离氨基酸积累的功能基因,可加速开发相应的分子育种技术,促进高氨基酸茶树育种进程。本研究以遗传背景和氨基酸含量差异大的亲本杂交所得F1分离群体为研究对象,对其进行连续两年的春季新梢游离氨基酸含量测定,分析其表型的变异规律;同时在该群体内对茶氨酸合成酶（Theanine synthetase,TS）基因和谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase,GS）基因开展单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）鉴定;结合茶树高密度遗传图谱,对游离氨基酸组分含量和TS基因分别进行QTL定位和基因定位。主要研究结果如下:1.对作图亲本和F1分离群体进行连续两年的游离氨基酸组分含量检测,结果显示,母本的各项游离氨基酸组分含量和氨...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茶氨酸化学结构
中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述1969）。茶氨酸合成酶、茶氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、丙氨酸脱羧酶、谷氨酸脱氢酶等是茶氨酸代谢中的关键酶（Takeo et al., 1978）。Deng&Ashihara 等（2010）使用茶籽苗研究茶氨酸合成酶活性，发现在茶树根部茶氨酸的合成活性高于叶部。1.2.1.2 茶氨酸合成相关酶基因鉴定茶树中已经克隆出的茶氨酸合成途径中的关键酶基因有：茶氨酸合成酶基因，谷氨酰胺合成酶基因，谷氨酰胺-α-酮戊二酸氨基转移酶基因(Glutamine-alpha-ketone glutaric acidamino transferase，GOGAT)，谷氨酸脱氢酶基因（Glutamate dehydrogenase，GDH）等。Yukitaka 等（2006）从茶树嫩叶的 cDNA 文库中筛选出 2 条茶氨酸合成酶基因序列，在 Genebank 的登录号分别是 TS1（DD410895）、TS2（DD410896），研究表明该酶对乙胺具有高亲合力，钾离子和磷酸盐是其酶促反应的必要条件。Deng 等（2008）研究了 TS 基因在茶籽苗各部位的表达差异，结果表明 TS1 基因在新梢中表达量较高，根部较低；而 TS2 基因在新梢和根中表达量相同，在子叶中较低。李娟（2011）在安吉白茶中克隆了 TS1 的 cDNA全长序列（登录号为 JN226569），并通过原核表达对其进行了功能验证，体外酶催化检测显示重组蛋白成功催化了茶氨酸的合成。
个 QTL 位点，将表型贡献率高于 10%的 QTL 定义为主效 QTL。QTL 的命名方式：q 表型性状的大写英文缩写-连锁群号.连锁群上检测到的 QTL 序号-年份，用斜体表示。如：qTHN-1.1-2015，含义是：2015 年试验在第 1 号连锁群上定位到的第 1 个茶氨酸含量 QTL。2.2 结果与分析2.2.1 F1分离群体游离氨基酸组分变异分析对亲本及 F1分离群体的两年春季生化样品，测定游离氨基酸组分及其含量。氨基酸标准样品的色谱峰图如图 2-1 所示，可以分离出 35 种游离氨基酸组分，其中茶氨酸（THN）的出峰时间在 34.8min 左右。图 2-2 为样品色谱图，主要包含有 12 种游离氨基酸组分。其中天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、茶氨酸(THN)、精氨酸(Arg)这 5 种组分含量相对较高，出峰时间依次为 16.6min、29.4min、31.4min、34.9min、102.8min。苏氨酸(Thr)、丝氨酸(Ser)、丙氨酸(Ala)、γ-氨基丁酸(GABA)、组氨酸(His)、缬氨酸(Ser)等的含量以及个体间差异值较小，不作 QTL 分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物功能基因单核苷酸多态性的研究进展[J]. 张志鹏,王晓玥,黄少雄,张昭. 中国农学通报. 2016(20)
[2]利用高密度SNP遗传图谱定位小麦穗部性状基因[J]. 刘凯,邓志英,李青芳,张莹,孙彩铃,田纪春,陈建省. 作物学报. 2016(06)
[3]基于全基因组重测序的SNP分析在作物基因定位中的研究进展[J]. 袁金红,李俊华,黄小城,李莎,高武军. 植物生理学报. 2015(09)
[4]水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子标记的开发及其应用[J]. 马建,马小定,赵志超,王帅,王久林,王洁,程治军,雷财林. 作物学报. 2015(12)
[5]茶树茶氨酸合成酶基因的酶活性验证与蛋白三维结构分析[J]. 陈琪,江雪梅,孟祥宇,张正竹,宛晓春. 广西植物. 2015(03)
[6]植物谷氨酰胺合成酶研究进展及其应用前景[J]. 冯万军,邢国芳,牛旭龙,窦晨,韩渊怀. 生物工程学报. 2015(09)
[7]茶树茶氨酸合成相关酶基因研究[J]. 赵洋,刘振,杨培迪,成杨,杨阳. 江西农业学报. 2015(04)
[8]SNP检测方法的研究进展[J]. 许家磊,王宇,后猛,李强. 分子植物育种. 2015(02)
[9]茶叶生物化学研究进展[J]. 宛晓春,李大祥,张正竹,夏涛,凌铁军,陈琪. 茶叶科学. 2015(01)
[10]白菜类作物BrFLC5与开花时间相关的dCAPs标记开发[J]. 张学铭,刘博,胡云艳,刘静,王晓武,武剑. 园艺学报. 2014(10)
博士论文
[1]茶树高密度遗传图谱构建及重要性状QTL定位[D]. 马建强.中国农业科学院 2013
[2]茶树幼根EST文库构建及茶氨酸代谢相关基因表达分析[D]. 史成颖.安徽农业大学 2011
[3]安吉白茶高氨基酸性状相关基因的全长cDNA克隆及功能的初步研究[D]. 李娟.湖南农业大学 2011
[4]氮素形态对茶树生长及氮素吸收利用的影响[D]. 杜旭华.南京林业大学 2009
硕士论文
[1]茶鲜叶主要茶用物质的初步研究[D]. 曹文静.扬州大学 2014
[2]茶树儿茶素含量的遗传与QTL分析[D]. 王雪敏.中国农业科学院 2013
[3]茶树AMP脱氨酶基因的克隆及咖啡碱合成酶基因（TCS1）的cSNP分析[D]. 魏艳丽.安徽农业大学 2013
[4]茶树咖啡碱与可可碱含量、关键酶基因表达量及cSNP相关性分析[D]. 李金.安徽农业大学 2013
[5]茶树叶片中主要特征性物质的年变化规律研究[D]. 王玺.安徽农业大学 2013
[6]茶树次黄嘌呤核苷酸脱氢酶基因克隆及其与咖啡碱含量的关联分析[D]. 周晨阳.中国农业科学院 2012
[7]茶树中与氨基酸合成相关的三个基因的克隆与分析[D]. 徐乾.安徽农业大学 2012
[8]遮荫对茶树新梢叶绿素积累的影响及其机理研究[D]. 舒华.浙江大学 2012
[9]夏秋绿茶滋味改善的研究[D]. 王辉.浙江大学 2010
[10]几种主栽茶树品种光合特性及其有效成分的比较研究[D]. 周贤军.南京林业大学 2008
本文编号：3111541
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茶氨酸化学结构
中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述1969）。茶氨酸合成酶、茶氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、丙氨酸脱羧酶、谷氨酸脱氢酶等是茶氨酸代谢中的关键酶（Takeo et al., 1978）。Deng&Ashihara 等（2010）使用茶籽苗研究茶氨酸合成酶活性，发现在茶树根部茶氨酸的合成活性高于叶部。1.2.1.2 茶氨酸合成相关酶基因鉴定茶树中已经克隆出的茶氨酸合成途径中的关键酶基因有：茶氨酸合成酶基因，谷氨酰胺合成酶基因，谷氨酰胺-α-酮戊二酸氨基转移酶基因(Glutamine-alpha-ketone glutaric acidamino transferase，GOGAT)，谷氨酸脱氢酶基因（Glutamate dehydrogenase，GDH）等。Yukitaka 等（2006）从茶树嫩叶的 cDNA 文库中筛选出 2 条茶氨酸合成酶基因序列，在 Genebank 的登录号分别是 TS1（DD410895）、TS2（DD410896），研究表明该酶对乙胺具有高亲合力，钾离子和磷酸盐是其酶促反应的必要条件。Deng 等（2008）研究了 TS 基因在茶籽苗各部位的表达差异，结果表明 TS1 基因在新梢中表达量较高，根部较低；而 TS2 基因在新梢和根中表达量相同，在子叶中较低。李娟（2011）在安吉白茶中克隆了 TS1 的 cDNA全长序列（登录号为 JN226569），并通过原核表达对其进行了功能验证，体外酶催化检测显示重组蛋白成功催化了茶氨酸的合成。
个 QTL 位点，将表型贡献率高于 10%的 QTL 定义为主效 QTL。QTL 的命名方式：q 表型性状的大写英文缩写-连锁群号.连锁群上检测到的 QTL 序号-年份，用斜体表示。如：qTHN-1.1-2015，含义是：2015 年试验在第 1 号连锁群上定位到的第 1 个茶氨酸含量 QTL。2.2 结果与分析2.2.1 F1分离群体游离氨基酸组分变异分析对亲本及 F1分离群体的两年春季生化样品，测定游离氨基酸组分及其含量。氨基酸标准样品的色谱峰图如图 2-1 所示，可以分离出 35 种游离氨基酸组分，其中茶氨酸（THN）的出峰时间在 34.8min 左右。图 2-2 为样品色谱图，主要包含有 12 种游离氨基酸组分。其中天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、茶氨酸(THN)、精氨酸(Arg)这 5 种组分含量相对较高，出峰时间依次为 16.6min、29.4min、31.4min、34.9min、102.8min。苏氨酸(Thr)、丝氨酸(Ser)、丙氨酸(Ala)、γ-氨基丁酸(GABA)、组氨酸(His)、缬氨酸(Ser)等的含量以及个体间差异值较小，不作 QTL 分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物功能基因单核苷酸多态性的研究进展[J]. 张志鹏,王晓玥,黄少雄,张昭. 中国农学通报. 2016(20)
[2]利用高密度SNP遗传图谱定位小麦穗部性状基因[J]. 刘凯,邓志英,李青芳,张莹,孙彩铃,田纪春,陈建省. 作物学报. 2016(06)
[3]基于全基因组重测序的SNP分析在作物基因定位中的研究进展[J]. 袁金红,李俊华,黄小城,李莎,高武军. 植物生理学报. 2015(09)
[4]水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子标记的开发及其应用[J]. 马建,马小定,赵志超,王帅,王久林,王洁,程治军,雷财林. 作物学报. 2015(12)
[5]茶树茶氨酸合成酶基因的酶活性验证与蛋白三维结构分析[J]. 陈琪,江雪梅,孟祥宇,张正竹,宛晓春. 广西植物. 2015(03)
[6]植物谷氨酰胺合成酶研究进展及其应用前景[J]. 冯万军,邢国芳,牛旭龙,窦晨,韩渊怀. 生物工程学报. 2015(09)
[7]茶树茶氨酸合成相关酶基因研究[J]. 赵洋,刘振,杨培迪,成杨,杨阳. 江西农业学报. 2015(04)
[8]SNP检测方法的研究进展[J]. 许家磊,王宇,后猛,李强. 分子植物育种. 2015(02)
[9]茶叶生物化学研究进展[J]. 宛晓春,李大祥,张正竹,夏涛,凌铁军,陈琪. 茶叶科学. 2015(01)
[10]白菜类作物BrFLC5与开花时间相关的dCAPs标记开发[J]. 张学铭,刘博,胡云艳,刘静,王晓武,武剑. 园艺学报. 2014(10)
博士论文
[1]茶树高密度遗传图谱构建及重要性状QTL定位[D]. 马建强.中国农业科学院 2013
[2]茶树幼根EST文库构建及茶氨酸代谢相关基因表达分析[D]. 史成颖.安徽农业大学 2011
[3]安吉白茶高氨基酸性状相关基因的全长cDNA克隆及功能的初步研究[D]. 李娟.湖南农业大学 2011
[4]氮素形态对茶树生长及氮素吸收利用的影响[D]. 杜旭华.南京林业大学 2009
硕士论文
[1]茶鲜叶主要茶用物质的初步研究[D]. 曹文静.扬州大学 2014
[2]茶树儿茶素含量的遗传与QTL分析[D]. 王雪敏.中国农业科学院 2013
[3]茶树AMP脱氨酶基因的克隆及咖啡碱合成酶基因（TCS1）的cSNP分析[D]. 魏艳丽.安徽农业大学 2013
[4]茶树咖啡碱与可可碱含量、关键酶基因表达量及cSNP相关性分析[D]. 李金.安徽农业大学 2013
[5]茶树叶片中主要特征性物质的年变化规律研究[D]. 王玺.安徽农业大学 2013
[6]茶树次黄嘌呤核苷酸脱氢酶基因克隆及其与咖啡碱含量的关联分析[D]. 周晨阳.中国农业科学院 2012
[7]茶树中与氨基酸合成相关的三个基因的克隆与分析[D]. 徐乾.安徽农业大学 2012
[8]遮荫对茶树新梢叶绿素积累的影响及其机理研究[D]. 舒华.浙江大学 2012
[9]夏秋绿茶滋味改善的研究[D]. 王辉.浙江大学 2010
[10]几种主栽茶树品种光合特性及其有效成分的比较研究[D]. 周贤军.南京林业大学 2008
本文编号：3111541
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